131
6
PANJANG PENYALURAN TULANGAN
Penyaluran gaya secara sempurna dari baja tulangan ke beton yang ada di sekelilingnya merupakan syarat yang muthlak harus dipenuhi agar beton bertulang dapat berfungsi dengan baik sebagai bahan komposit. Penyaluran gaya ini ditentukan adanya gaya lekat antara permukaan baja dengan beton. Tegangan lekat antara baja dengan beton yang timbul pada balok beton bertulang, bernilai setara dengan variasi perubahan momen lentur di sepanjang balok. Apabila balok menahan momen yang besarnya tidak merata di sepanjang balok, sedangkan ukuran tulangan yang digunakan sama di sepanjang balok, maka akan terjadi tegangan baja yang tidak merata pula di sepanjang balok tersebut. Ilustrasi kasus di atas dapat dilihat pada balok kantilever Gambar 6-1.
A
B
C
A
B
C
MC MB MA Gambar 6-1 Balok Kantilever Pada balok kantilever tersebut tampak bahwa momen di potongan A-A lebih besar dari momen di potongan B-B, dan momen di titik B lebih besar dari momen
132
di titik C. Apabila tegangan pada baja tulangan tarik dihitung maka akan diperoleh tegangan tulangan tarik di titik A lebih besar daripada titik B, dan tegangan tulangan tarik di titik B lebih besar daripada titik C. Berdasar uraian di atas, maka dengan luas tulangan yang sama baik di titik A, B, dan C akan diperoleh besaran gaya tarik (T= As x fs) yang berbeda-beda. Perbedaan gaya tarik ini menyebabkan timbulnya gaya lekat (µ) antara permukaan baja dan beton, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 6-2. TA= AS x fA
TB= AS x fB µ
Gambar 6-2 Tegangan Lekat di Permukaan Tulangan Pada ujung kiri balok kantilever tersebut tulangan tarik tertanam ke dalam beton pada kolom, agar tulangan tersebut tidak tercabut (lolos) dari dalam beton maka gaya lekat antara baja tulangan dengan beton harus mampu menahan gaya tarik pada baja tulangan sebesar TA= AS x fA. Tegangan baja tulangan tarik diambil sebesar fy agar baja tulangan benar-benar tidak tercabut meskipun tulangan telah mengalami leleh bahkan putus. Panjang penanaman ini selanjutnya disebut sebagai panjang pengangkuran (karena bergungsi seperti angkur) atau panjang penyaluran (karena berfungsi menyalurkan gaya tarik T dari tulangan ke beton). Secara teoritis, agar baja tulangan tidak tercabut dari dalam beton bila tertarik maka kuat lekat antara baja tulangan dengan beton minimal harus sama dengan kuat leleh baja, atau memenuhi Persamaan berikut: µ.π .d .l db ≥ fy .As = T
(6-1)
di mana: µ = Tegangan lekat maksimum antara baja dan beton (MPa) ldb = Panjang penyaluran dasar (mm) d = Diameter tulangan
133
Gaya tarik dan tekan tulangan pada setiap penampang komponen struktur beton bertulang harus disalurkan pada masing-masing sisi penampang tersebut melalui panjang pengangkuran, kait atau alat mekanis, atau kombinasi dari caracara tersebut. Kait sebaiknya tidak dipergunakan untuk menyalurkan tulangan tertekan.
A. Penyaluran batang ulir dan kawat ulir tertarik Perhitungan panjang penyaluran pada baja tulangan yang menahan gaya tarik harus memenuhi ketentuan berikut: 1.
Panjang penyaluran ld, dinyatakan dalam diameter db, untuk batang ulir dan kawat ulir tertarik harus ditentukan berdasarkan Butir (2) atau (3) di bawah ini, tetapi ld tidak boleh kurang dari 300 mm.
2.
Untuk batang ulir atau kawat ulir, ld/db harus diambil sebagai berikut:
TABEL 6.1 FORMULASI PANJANG PENYALURAN TULANGAN YANG MENERIMA BEBAN TARIK
Spasi bersih batang-batang yang disalurkan atau disambung tidak kurang dari db, selimut beton bersih tidak kurang dari db, dan sengkang atau sengkang ikat yang dipasang melingkupi ld tidak kurang dari ketentuan minimum dalam peraturan atau Spasi bersih batang-batang yang disalurkan atau disambung tidak kurang dari 2db dan selimut beton bersih tidak kurang dari db Kasus-kasus lain
Batang D-19 dan lebih kecil atau kawat ulir
Batang D-22 atau lebih besar
12f y αβλ ld = db 25 fc'
3f y αβλ ld = db 5 fc'
18f y αβλ ld = db 25 fc'
9f y αβλ ld = db 10 fc'
134
3.
Untuk batang ulir atau kawat ulir, ld /db harus diambil:
9f y ld α βγ λ = d b 10 f ' c + K tr c d b
.....................................................(6-2)
Dalam persamaan di atas, nilai (c + Ktr)/db tidak boleh diambil lebih besar dari 2,5. 4.
Faktor-faktor yang digunakan untuk menghitung panjang penyaluran batang ulir dan kawat ulir tertarik pada formulasi di atas (Tabel 6.1 dan Persamaan 6-2) adalah sebagai berikut:
α = faktor lokasi penulangan Tulangan horizontal yang ditempatkan sedemikian hingga lebih dari 300 mm beton segar di cor pada komponen dibawah panjang penyaluran atau sambungan (terletak di sisi atas) Tulangan lain
1,3
1,0
β = faktor pelapis Batang atau kawat tulangan berlapis epoksi dengan selimut beton kurang dari 3db , atau spasi bersih kurang dari 6db Batang atau kawat tulangan berlapis epoksi lainnya Tulangan tanpa pelapis
1,5
1,2 1,0
Catatan: Hasil perkalian αβ tidak perlu diambil lebih besar dari 1,7
γ = faktor ukuran batang tulangan Batang D-19 atau lebih kecil dan kawat ulir Batang D-22 atau lebih besar
0,8 1,0
λ = faktor beton dengan agregat ringan Beton dengan agregat ringan Beton dengan agregat ringan tetapi dipersyaratkan fct , maka λ boleh diambil sebesar tetapi tidak kurang dari Beton dengan agregat normal
1,3 1,0
fc' / (1,8fct ) 1,0
f 'c yang dipakai tidak boleh melebihi 25/3 MPa. c = spasi atau dimensi selimut beton, mm Catatan: Nilai
135
Pergunakan nilai terkecil antara jarak dari pusat batang atau kawat ke permukaan beton terdekat dan setengah spasi sumbu-ke-sumbu batang atau kawat yang disalurkan.
Ktr = index tulangan transversal, K tr =
Atr f yt 10sn
dimana: Atr
adalah luas penampang total dari semua tulangan transversal yang berada dalam daerah berspasi s dan yang memotong bidang belah potensial yang melalui tulangan yang disalurkan, mm2.
fyt
adalah kuat leleh yang ditentukan untuk tulangan transversal, Mpa
s
adalah spasi maksimum dari sumbu-ke-sumbu tulangan transversal yang melingkupi ld , mm
n
adalah jumlah batang atau kawat yang disalurkan sepanjang bidang belah
Sebagai penyederhanaan perencanaan, diperbolehkan memakai Ktr= 0 bahkan untuk kondisi di mana tulangan transversal dipasang. 5.
Tulangan lebih Reduksi panjang penyaluran diperbolehkan
apabila tulangan pada
komponen lentur melebihi yang dibutuhkan dari analisis, kecuali apabila angkur atau penyaluran untuk fy memang secara khusus dibutuhkan atau tulangan direncanakan berdasarkan aturan pada SNI 03-2847-2002 Butir 21.2(1(4)) (As perlu) / (As terpasang). B. Penyaluran batang ulir tertekan Perhitungan panjang penyaluran pada baja tulangan yang menahan gaya tekan harus memenuhi ketentuan berikut: 1.
Panjang penyaluran ld, dalam mm, untuk batang ulir tertekan harus dihitung dengan mengalikan panjang penyaluran dasar ldb pada Butir (2) dengan faktor modifikasi yang berlaku sesuai dengan Butir (3) di bawah ini, tetapi ld tidak boleh kurang dari 200 mm.
136
2.
Panjang penyaluran dasar ldb harus diambil sebesar d b f y / (4 fc' ) , tetapi tidak kurang dari 0,04d b f y .
3.
Panjang penyaluran dasar ldb dapat dikalikan dengan faktor yang berlaku untuk: Tulangan lebih Tulangan yang jumlahnya melebihi luasan yang diperlukan Spiral dan sengkang Tulangan yang berada di dalam lilitan spiral berdiameter minimal 6 mm dan jarak lilitannya tidak lebih dari 100 mm atau di dalam sengkang D-13 yang memenuhi Butir 7.10(5) dan sumbuke-sumbu berspasi tidak lebih dari 100 mm
As perlu Asterpasang
0,75
C. Penyaluran tulangan tarik berkait Penyaluran baja tulangan juga dapat dilakukan dengan memberikan kait, cara ini biasa dilakukan jika ruang yang tersedia tidak mencukupi untuk diterapkan penyaluran lurus. Penyaluran jenis ini hanya boleh diberikan untuk tulangan tarik dengan ketentuan: db
batas penampang kritis
12db
db
minimum 4db atau 60 mm
dia. 10 hingga 25 4db 5db 6db
dia. 29 hingga 36 dia. 43 hingga 57
ldh
Gambar 6-3 Detail Kaitan untuk Penyaluran Kait Standar
137
1.
Panjang penyaluran ldh, dalam mm, untuk batang ulir tertarik yang berakhir pada suatu kait standar (Butir 7.1 dalam SNI 03-2847-2002) harus dihitung dengan mengalikan panjang penyaluran dasar lhb pada Butir (2) dengan faktor atau faktor-faktor modifikasi yang berlaku yang sesuai dengan Butir (3) berikut ini, tetapi ldh tidak boleh kurang dari 8db ataupun 150 mm (Gambar 6-3).
2.
Panjang penyaluran dasar lhb untuk suatu batang kait dengan f y sama dengan 400 MPa harus diambil sebesar .......
3.
100d b / fc'
Panjang penyaluran dasar lhb harus dikalikan dengan faktor atau faktorfaktor yang berlaku untuk: Kuat leleh batang Batang dengan f y ≠ 400 MPa Selimut beton Untuk batang D-36 dan yang lebih kecil, dengan tebal selimut samping (normal terhadap bidang kait) tidak kurang dari 60 mm, dan untuk kait 90 derajat dengan selimut pada kaitan tidak kurang dari 50 mm Sengkang atau sengkang ikat Untuk batang D-36 dan yang lebih kecil dengan kait yang secara vertikal atau horizontal tercakup di dalam sengkang atau sengkang ikat yang dipasang sepanjang panjang penyaluran ldh dengan spasi tidak melebihi 3db di mana db adalah diameter batang kait Tulangan lebih Bila pengangkuran atau penyaluran untuk f y tidak secara khusus diperlukan, maka tulangan dalam komponen struktur lentur yang dipasang lebih dari keperluan berdasarkan analisis Beton agregat ringan Tulangan berlapis epoksi
4.
fy /400 0,7
0,8
As perlu Asterpasang
1,3 1,2
untuk batang yang disalurkan dengan kait standar pada ujung yang tidak menerus
dari komponen struktur dengan kedua selimut samping dan
selimut atas (atau bawah) terhadap kait kurang dari 60 mm, batang kait harus dilingkupi dengan sengkang atau sengkang pengikat sepanjang
138
panjang-penyaluran ldh dengan spasi tidak lebih dari 3db , di mana db adalah diameter batang kait. Untuk kondisi ini faktor pada Butir (3) bagian ketiga (sengkang atau sengkang ikat) tidak boleh digunakan. 5.
Kait tidak boleh dianggap efektif dalam menyalurkan batang tekan.
D. Sambungan lewatan Baja tulangan selalu diproduksi dengan panjang tertentu yang disebabkan pertimbangan untuk kemudahan pengangkutan maupun berat sendirinya. Pada umumnya baja tulangan diproduksi dengan panjang standar 12 meter, ukuran ini tidak selalu dapat diterapkan secara langsung terutama untuk elemen pelat dan balok dengan bentang yang cukup besar melalui beberapa tumpuan menerus. Untuk kemudahan dalam proses konstruksi maka baja tulangan harus dipotong untuk kemudian disambung pada bagian yang menerima momen terkecil. Penyambungan batang-batang baja tulangan dapat dilakukan dengan beberapa cara, di antaranya:
Sambungan lewatan: mengandalkan secara penuh pada kekuatan lekat antara dua tulangan yang saling dilewatkan, penyambungan dengan cara ini biasanya dibatasi untuk diameter tulangan maksimum 33 mm.
Sambungan dengan las: secara ekonomis dapat digunakan jika ukuran baja tulangan lebih besar dari 33 mm.
sambungan mekanis: dengan memasang lengan pengunci yang disambungkan pada ujung tulangan dengan syarat harus mampu mengembangkan kuat tarik atau tekan sesuai dengan kebutuhan, paling tidak 125 persen dari kuat leleh batang yang disambung Atas dasar pertimbangan ekonomis dan kemudahan pengerjaan, sambungan
lewatan merupakan jenis yang paling banyak digunakan. Sambungan lewatan harus direncanakan menurut ketentuan berikut:
139
1. Sambungan batang dan kawat ulir tertarik a. Panjang minimum sambungan lewatan tarik harus diambil berdasarkan persyaratan kelas yang sesuai tetapi tidak kurang dari 300 mm. Ketentuan masing-masing kelas sambungan tersebut adalah: Sambungan kelas A .......................................................... 1,0 ld Sambungan kelas B .......................................................... 1,3 ld di mana ld adalah panjang penyaluran tarik untuk kuat leleh f y yang sesuai, tanpa memasukkan faktor modifikasi.
tulangan kolom bawah tulangan kolom atas
spasi bersih (a)
x
x
(b)
Gambar 6-4 Spasi bersih antara batang-batang yang disambung b. Sambungan lewatan tulangan ulir dan kawat ulir tertarik harus menggunakan sambungan Kelas B dengan perkecualian sambungan Kelas
140
A diperbolehkan apabila: (a) luas tulangan terpasang paling sedikit dua kali dari yang dibutuhkan berdasarkan analisis pada keseluruhan panjang sambungan, dan (b) paling banyak setengah dari keseluruhan tulangan disambung di dalam panjang lewatan perlu (Tabel 6.2). TABEL 6.2 PANJANG LEWATAN TARIK
As terpasang As perlu
≥2 <2
Persentase maksimum As yang disambung di dalam panjang lewatan perlu 50 % Kelas A
100 % Kelas B
Kelas B
Kelas B
2. Sambungan batang ulir tertekan a. Panjang lewatan minimum untuk sambungan lewatan yang menerima beban tekan adalah 0,07f y d b , untuk fy 400 MPa atau kurang, atau (0,13fy - 24)db untuk fy yang lebih besar dari 400 MPa, tetapi tidak kurang dari 300 mm, Untuk fc' kurang dari 20 MPa, panjang lewatan harus ditambah sepertiganya. b. Bila batang-batang tertekan dengan diameter yang berbeda disambung secara lewatan, maka panjang lewatan harus diambil sebagai nilai terbesar dari panjang penyaluran batang yang lebih besar, atau panjang sambungan lewatan batang yang lebih kecil. Batang dengan ukuran-ukuran D-45 dan D-55 boleh disambung lewatkan dengan batang D-35 dan batang lain yang lebih kecil. Dalam perencanaan panjang penyaluran harus dilalui beberapa tahapan utama, yaitu: (1) menghitung panjang penyaluran yang diperlukan berdasarkan jenis gaya yang bekerja pada tulangan tersebut, (2) memperhitungkan faktorfaktor modifikasi yang sesuai, (3) menghitung panjang penyaluran sesungguhnya yang diperlukan dan dilanjutkan dengan memeriksa ketentuan panjang penyaluran minimum yang harus dipenuhi. Tahapan-tahapan tersebut dapat ditunjukkan pada gambar 6-5.
141
Mulai
Data: db, f’c, fy
Hitung:
f ' c ≤ 25
3
A. Tulangan Tarik Spasi tulangan ≥ db (dengan pengekang)atau Spasi tulangan ≥ 2.db
3f αβλ ld = y (db≥22 mm) db 5 fc' ld 12fy αβλ = (db≤19 mm) db 25 fc' Kasus lain dikalikan 1,5 B. Tulangan Tekan
d b f y /( 4 f c' ) , tetapi tidak kurang dari 0,04d b f y Jika terdapat spiral ∅6-100 atau sengkang D13-100 dikalikan 0,75
Tentukan faktor modifikasi berdasarkan: Letak tulangan (α) Lapisan permukaan tulangan (β) Ukuran tulangan (γ) Beton dengan agregat ringan (λ) Faktor luas tulangan terpasang (λs) Kekangan (spiral/sengkang) pada tulangan tekan (λs1) Kualitas baja tulangan (λs2)
Hitung panjang penyaluran yang diperlukan ( ld ), Cek panjang penyaluran minimum
Selesai
Gambar 6-5 Diagram Alir Perencanaan Panjang Penyaluran E. Contoh-Contoh Aplikasi
142
E. Contoh-Contoh Aplikasi Contoh 6-1 Rencanakan panjang penyaluran yang diperlukan untuk baja tulangan ulir pada empat kasus berikut: a. Tulangan berdiameter 22 mm di pasang pada sisi atas, dengan kuat leleh (fy) 400 MPa, kuat tekan karakteristik beton 25 MPa, jarak bersih antar tulangan sebesar 2db , selimut beton 4 cm. b. Beberapa data seperti pada kasus (a), tetapi jarak antar tulangan sebesar db atau memenuhi ketentuan minimum 25 mm, dan dilapisi epoksi. c. Beberapa data seperti pada kasus (a), tetapi jarak antar tulangan sebesar 3db dan tidak terletak pada sisi atas. d. Baja tulangan berukuran 22 mm tersebut dipasang untuk menahan beban tekan pada struktur beton ringan, dimana tulangan terpasang 20% lebih banyak dari luasan yang diperlukan, dan digunakan sengkang D-13 jarak 150 mm. Penyelesaian: (mengacu Gambar 6-5) Kasus (a) Diameter tulangan 22 mm (tertarik), maka: ld db
=
3fy αβλ 5 fc'
fy = 400 MPa
f’c = 25 MPa
db = 22 mm
α
= 1,3 (sisi atas)
β = λ =1,0 ld
=
3.400.1,3.1,0.1,0 5. 25
.22mm
= 1372,8mm ≈ 1400 mm > 300 mm (Memenuhi syarat)
Kasus (b) Diameter tulangan 22 mm (tertarik), maka:
143
ld db
=
3fy αβλ 5 fc'
fy = 400 MPa
f’c = 25 MPa
db = 22 mm
α
= 1,3 (sisi atas)
β = 1,5 (dilapis epoksi, selimut<3.dd , jarak tulangan<6.dd) =1,0 ld
3.400.1,3.1,5.1,0
=
5. 25
.22mm
= 2059,2 mm ≈ 2100 mm > 300 mm (Memenuhi syarat) Kasus (c) Diameter tulangan 22 mm (tertarik), maka: ld db
=
3fy αβλ 5 fc'
fy = 400 MPa
f’c = 25 MPa
db = 22 mm
α = 1,0 (bukan sisi atas)
β = λ =1,0 ld
=
3.400.1,0.1,0.1,0 5. 25
.22mm
= 1056mm ≈ 1100 mm > 300 mm (Memenuhi syarat)
Kasus (d) Diameter tulangan 22 mm (tertekan), maka: l db
= d bfy /( 4 fc' ) ,
= 22.400 /( 4 25 )
= 440 mm Kontrol ldb tidak kurang dari 0,04d b f y 0,04d bfy = 0,04.22.400 = 352mm l db = 440mm > 0,04.d b .fy = 352mm Memenuhi syarat
Faktor modifikasi luasan tulangan (λs)
λ
144
λs =
As perlu Asterpasang
=
1 1,2
Faktor modifikasi jenis beton ringan (λ) λ = 1,3
Maka panjang penyaluran: l d = 1,3.
1 .440 = 476,667mm ≈500 mm>200 mm (Memenuhi syarat) 1,2
Contoh 6-2 Rencanakan panjang penyaluran yang diperlukan untuk baja tulangan ulir D-25 berbentuk kait pada sisi atas sebuah kolom beton normal, dengan data berikut: kuat leleh (fy)
= 490 MPa,
kuat tekan karakteristik beton (f’c)
= 30 MPa,
Selimut beton
= 4 cm.
Penyelesaian: Panjang penyaluran dasar (lhb) = 100d b / fc'
l hb
= 100.25 / 30 = 456,435mm
Faktor modifikasi yang harus diperhitungkan
Letak tulangan (sisi atas atau bawah) tidak berpengaruh
Tinjauan kualitas baja
Tinjauan jenis agregat beton normal = 1,0
=
490 = 1,225 400
Panjang Penyaluran yang diperlukan l dh
= 456,435 x1,225 x1,0 = 559,1334mm ≈ 600 mm > 8.db = 200 mm > 150 mm
Memenuhi syarat
145
600 mm db
12db
Muka kolom
